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| 內容簡介： |
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本书是在作者教学与科研实践经验的基础上，结合20年现场总线与工业以太网技术的发展编写而成的。本书秉承“新工科”理念，从科研、教学和工程实际应用出发，理论联系实际，全面系统地讲述了现场总线、工业以太网及其应用系统设计，同时介绍了工业互联网技术。全书共9章，主要内容包括绪论、CAN FD现场总线、CAN FD应用系统设计、CC-Link现场总线与开发应用、PROFIBUS-DP现场总线、PROFINET与工业无线以太网、EtherCAT工业以太网、EtherCAT主站与从站应用系统设计和工业互联网技术。本书内容丰富、体系先进、结构合理、理论与实践相结合，尤其注重工程应用技术。本书可作为高等院校自动化、机器人、机电一体化、电气工程等专业的教材，也可供从事现场总线与工业以太网控制系统设计的工程技术人员参考。本书配有电子课件、习题答案等配套教学资源，欢迎选用本书作教材的教师登录www.cmpedu.com注册下载，或发邮件至jinacmp@163.com索取。
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前言第1章绪论1.1现场总线概述1.1.1现场总线的产生1.1.2现场总线的本质1.1.3现场总线的特点和优点1.1.4现场总线标准的制定1.1.5现场总线的现状1.1.6现场总线网络的实现1.2工业以太网概述1.2.1以太网技术1.2.2工业以太网技术1.2.3工业以太网通信模型1.2.4工业以太网的优势1.2.5实时以太网1.2.6实时工业以太网模型分析1.2.7几种实时工业以太网的比较1.3现场总线简介1.3.1FF1.3.2CAN和CAN FD1.3.3DeviceNet1.3.4PROFIBUS1.3.5CC-Link1.3.6ControlNet1.4工业以太网简介1.4.1EtherCAT1.4.2Ethernet/IP1.4.3POWERLINK1.4.4PROFINET1.4.5EPA习题第2章CAN FD现场总线2.1CAN的特点2.2CAN的技术规范2.2.1CAN的基本概念2.2.2CAN的分层结构2.2.3报文传送和帧结构2.3CAN FD通信协议2.3.1CAN FD概述2.3.2CAN和CAN FD报文结构2.3.3从传统的 CAN升级到 CAN FD2.4内嵌CAN FD的微控制器LPC546xx2.4.1LPC546xx概述2.4.2LPC546xx的特点和优势2.4.3LPC546xx的功能描述2.4.4LPC546xx的应用领域2.5具有集成收发器的CAN FD控制器TCAN45502.5.1TCAN4550概述2.5.2TCAN4550的特性2.5.3TCAN4550引脚分配和功能2.5.4TCAN4550的功能模式2.5.5TCAN4550的编程2.5.6微控制器与TCAN4550的接口电路习题第3章CAN FD应用系统设计3.1CAN FD高速收发器3.1.1TJA1057高速CAN收发器3.1.2MCP2561/2FD高速CAN灵活数据速率收发器3.2CAN FD收发器隔离器件3.2.1HCPL-772X和HCPL-072X高速光耦合器3.2.2ACPL-K71T/K72T/K74T/K75T高速低功耗数字光耦合器3.2.3CTM3MFD/CTM5MFD隔离CAN FD 收发器3.3TCAN4550的应用程序设计3.3.1TCAN4550初始化程序3.3.2TCAN4550配置程序3.3.3TCAN4550发送程序3.3.4TCAN4550接收程序3.4USB转CAN FD接口卡3.4.1USBCANFD-200U/100U概述3.4.2USBCANFD-200U/100U的功能特点3.4.3典型应用3.4.4设备硬件接口习题第4章CC-Link现场总线与开发应用4.1CC-Link现场总线概述4.1.1CC-Link现场总线的组成与特点4.1.2CC-Link Safety通信协议4.1.3CC-Link Safety系统构成与特点4.2CC-Link和CC-Link/LT通信规范4.3CC-Link通信协议4.3.1CC-Link通信协议概述4.3.2CC-Link物理层4.3.3CC-Link数据链路层4.3.4CC-Link应用层4.4CC-Link IE网络4.4.1CC-Link IE Field Basic现场网络4.4.2CC-Link IE Control控制网络4.4.3CC-Link IE Field现场网络4.4.4CC-Link IE TSN网络4.5CC-Link产品的开发流程4.5.1选择CC-Link的网络类型4.5.2选择CC-Link站的类型4.5.3选择CC-Link的开发方法4.5.4选择CC-Link的开发对象4.5.5CC-Link系列系统配置文件CSP+4.5.6SLMP通用协议4.5.7CC-Link一致性测试4.6CC-Link产品的开发方案4.6.1三菱电机开发方案4.6.2赫优讯的netX开发方案4.6.3HMS的Anybus开发方案4.6.4瑞萨电子的LSI开发方案4.7CC-Link现场总线的应用4.7.1CC-Link应用领域4.7.2CC-Link 应用案例习题第5章PROFIBUS-DP现场总线5.1PROFIBUS概述5.2PROFIBUS的协议结构5.2.1PROFIBUS-DP的协议结构5.2.2PROFIBUS-FMS的协议结构5.2.3PROFIBUS-PA的协议结构5.3PROFIBUS-DP现场总线系统5.3.1PROFIBUS-DP的3个版本5.3.2PROFIBUS-DP系统组成和总线访问控制5.3.3PROFIBUS-DP系统工作过程5.4PROFIBUS-DP的通信模型5.4.1PROFIBUS-DP的物理层5.4.2PROFIBUS-DP的数据链路层5.4.3PROFIBUS-DP的用户层5.4.4PROFIBUS-DP的用户接口5.5PROFIBUS-DP的总线设备类型和数据通信5.5.1概述5.5.2DP设备类型5.5.3DP设备之间的数据通信5.5.4PROFIBUS-DP循环5.5.5采用交叉通信的数据交换5.5.6设备数据库文件5.6PROFIBUS通信用ASICs5.6.1DPC31从站通信控制器5.6.2SPC3从站通信控制器5.6.3ASPC2主站通信控制器5.6.4ASICs应用设计概述5.7PROFIBUS-DP从站通信控制器SPC35.7.1SPC3功能简介5.7.2SPC3引脚说明5.7.3SPC3存储器分配5.7.4PROFIBUS-DP接口5.7.5SPC3输入/输出缓冲区的状态5.7.6通用处理器总线接口5.7.7SPC3的UART接口5.7.8PROFIBUS-DP接口5.8主站通信控制器ASPC2与网络接口卡5.8.1ASPC2介绍5.8.2CP5611网络接口卡5.9PROFIBUS-DP从站的设计5.9.1PROFIBUS-DP从站的硬件设计5.9.2PROFIBUS-DP从站的软件设计习题第6章PROFINET与工业无线以太网6.1PROFINET概述6.1.1PROFINET功能与通信6.1.2PROFINET网络6.2PROFINET通信基础6.2.1PROFINET现场设备连接6.2.2设备模型与PROFINET通信服务6.2.3PROFINET实时通信原理6.2.4PROFINET实时类别6.2.5应用关系和通信关系6.3PROFINET运行模式6.3.1从系统工程到地址解析6.3.2PROFINET系统工程6.4PROFINET端口的MAC地址6.5PROFINET数据交换6.5.1循环数据交换6.5.2非循环数据交换的序列6.5.3多播通信关系6.6PROFINET诊断6.7PROFINET IRT通信6.7.1IRT通信介绍6.7.2IRT通信的时钟同步6.7.3IRT数据交换6.7.4等时同步模式下的报警报文6.7.5在IRT通信模式下的设备替换6.8PROFINET控制器6.9PROFINET设备描述与应用行规6.9.1PROFINET设备描述6.9.2PROFINET应用行规6.10PROFINET的系统结构6.11工业无线以太网6.11.1工业无线以太网概述6.11.2移动通信标准6.11.3工业移动通信的特点6.12SCALANCE X工业以太网交换机6.13SIEMENS工业无线通信6.13.1SIEMENS工业无线通信概述6.13.2工业无线通信网络产品 SCALANCE W6.13.3SCALANCE W的特点习题第7章EtherCAT工业以太网7.1EtherCAT通信协议7.1.1EtherCAT物理拓扑结构7.1.2EtherCAT数据链路层7.1.3EtherCAT应用层7.1.4EtherCAT系统组成7.1.5EtherCAT系统主站设计7.2EtherCAT从站控制器概述7.2.1EtherCAT从站控制器功能块7.2.2EtherCAT协议7.2.3帧处理7.2.4FMMU7.2.5同步管理器7.2.6EtherCAT从站控制器存储空间7.2.7EtherCAT从站控制器特征信息7.3EtherCAT从站控制器的数据链路控制7.3.1EtherCAT从站控制器的数据帧处理7.3.2EtherCAT从站控制器的通信端口控制7.3.3EtherCAT从站控制器的数据链路错误检测7.3.4EtherCAT从站控制器的数据链路地址7.3.5EtherCAT从站控制器的逻辑寻址控制7.4EtherCAT从站控制器的应用层控制7.4.1EtherCAT从站控制器的状态机控制和状态7.4.2EtherCAT从站控制器的中断控制7.4.3EtherCAT从站控制器的WDT控制7.5EtherCAT从站控制器的存储同步管理7.5.1EtherCAT从站控制器存储同步管理器7.5.2SM通道缓存区的数据交换7.5.3SM通道邮箱数据通信模式7.6EtherCAT从站信息接口7.6.1EEPROM中的信息7.6.2EEPROM的操作7.6.3EEPROM操作的错误处理7.7EtherCAT从站控制器LAN92527.7.1LAN9252概述7.7.2LAN9252的典型应用和内部结构7.7.3LAN9252工作模式7.7.4LAN9252引脚7.7.5LAN9252寄存器映射7.7.6LAN9252系统中断7.7.7LAN9252中断寄存器7.7.8LAN9252主机总线接口7.7.9LAN9252的以太网PHY7.7.10LAN9252的EtherCAT功能习题第8章EtherCAT主站与从站应用系统设计8.1EtherCAT主站分类8.1.1概述8.1.2主站分类8.2TwinCAT3 EtherCAT主站8.2.1TwinCAT3概述8.2.2TwinCAT3编程8.3基于LAN9252的EtherCAT从站硬件电路系统设计8.4基于LAN9252的EtherCAT从站驱动和应用程序代码包架构8.4.1EtherCAT从站驱动和应用程序代码包的组成8.4.2EtherCAT通信协议和应用层控制相关的文件8.5基于LAN9252的EtherCAT从站驱动和应用程序的设计实例8.5.1EtherCAT从站代码包解析8.5.2从站驱动和应用程序的入口8.5.3EtherCAT从站周期性过程数据处理8.5.4EtherCAT从站状态机转换8.6EtherCAT通信中的数据传输过程8.6.1EtherCAT从站到主站的数据传输过程8.6.2EtherCAT主站到从站的数据传输过程8.7EtherCAT主站软件的安装与从站的开发调试8.7.1主站TwinCAT的安装8.7.2TwinCAT安装主站网卡驱动8.7.3EtherCAT从站的开发调试习题第9章工业互联网技术9.1工业互联网概述9.1.1工业互联网的诞生9.1.2工业互联网的发展9.2工业互联网的内涵与特征9.2.1工业互联网的内涵9.2.2工业互联网的特征9.3工业互联网发展现状9.3.1美国工业互联网联盟9.3.2德国“工业4.0”平台9.3.3中国工业互联网产业联盟9.4工业互联网技术体系9.5工业互联网体系架构9.6工业互联网标准体系9.6.1工业互联网总体标准体系9.6.2工业互联网基础共性标准体系9.6.3工业互联网应用标准体系9.7无源光纤网络（PON）技术与工业PON技术9.8工业互联网与信息物理系统的关系9.8.1信息物理系统的概念内涵9.8.2信息物理系统的技术特点9.8.3信息物理系统的相关技术9.9国内外主流工业互联网平台习题参考文献
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经过20多年的发展，现场总线已经成为工业控制系统中重要的通信网络，并在不同的领域和行业得到了广泛的应用。近几年，无论是在工业、电力、交通领域，还是在机器人等运动控制领域，工业以太网都得到了迅速发展和应用。在汽车领域，随着人们对数据传输带宽要求的增加，传统的CAN总线由于带宽的限制难以满足需求。此外，为了缩小CAN网络（传输速度1Mbit/s）与FlexRay（传输速度10Mbit/s）网络的带宽差距，2011年，BOSCH公司推出了CAN FD方案。EtherCAT是由德国BECKHOFF自动化公司于2003年提出的实时工业以太网技术。它具有高速和高数据有效率的特点，支持多种设备连接拓扑结构。其从站节点使用专用的控制芯片，主站使用标准的以太网控制器。EtherCAT 是一项高性能、低成本、应用简易、拓扑灵活的工业以太网技术，并于2007年成为国际标准。EtherCAT 技术协会（EtherCAT Technology Group，ETG）负责推广EtherCAT技术和对该技术的持续研发。本书共9章。第1章对现场总线与工业以太网进行了概述；第2章详述了CAN的技术规范、CAN FD通信协议、内嵌CANFD的微控制器LPC546xx、具有集成收发器的CAN FD控制器TCAN4550；第3章讲述了CAN FD高速收发器、CAN FD收发器隔离器件、TCAN4550的应用程序设计、USB转CAN FD接口卡；第4章讲述了CC-Link现场总线与开发应用，包括CC-Link现场总线概述、CC-Link和CC-Link/LT通信规范、CC-Link通信协议、CC-Link IE网络、CC-Link产品的开发流程、CC-Link产品的开发方案及未来可视化工厂的解决方案；第5章详述了PROFIBUS通信协议、PROFIBUS通信控制器SPC3和ASPC2及网络接口卡、PROFIBUS-DP从站的硬件设计、PROFIBUS-DP从站的软件设计和PMM2000-DP从站的GSD文件；第6章先介绍PROFINET通信基础、PROFNET运行模式、PROFINET端口的MAC地址、PROFINET数据交换、PROFINET诊断、PROFINET IRT通信、PROFINET控制器、PROFINET设备描述与应用行规和PROFINET的系统结构，然后介绍工业无线以太网、SCALANCE X工业以太网交换机和SIEMENS工业无线通信；第7章介绍了EtherCAT通信协议、EtherCAT数据链路层、EtherCAT从站控制器的应用层控制、EtherCAT从站控制器的存储同步管理、EtherCAT从站信息接口和EtherCAT从站控制器LAN9252；第8章讲述了EtherCAT主站分类、TwinCAT3 EtherCAT主站、基于LAN9252的EtherCAT从站硬件电路系统设计、基于LAN9252的EtherCAT从站驱动和应用程序代码包架构、基于LAN9252的EtherCAT从站驱动和应用程序的设计实例、EtherCAT通信中的数据传输过程和EtherCAT主站软件的安装与从站的开发调试；第9章介绍了工业互联网的内涵与特征、工业互联网发展现状、工业互联网技术体系、工业互联网体系架构、工业互联网标准体系、无源光纤网络（PON）技术与工业PON技术、工业互联网与信息物理系统的关系和国内外主流工业互联网平台。本书是作者科研实践和教学的总结，书中实例取自作者20年来的现场总线与工业以太网科研攻关课题。在本书写作过程中，作者翻阅了大量的文献资料，在此对文献资料的作者表示衷心的感谢。由于作者水平有限，加上时间仓促，书中错误和不妥之处在所难免，敬请广大读者不吝指正。作者
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